Учитывая тот факт, что шпиндельный узел является наиболее ответственным, одной из главных задач проектирования представляется нахождение и обоснование рациональных конструктивных форм, которые определяются;
- типом и назначением станка,
- требованиями точности к обрабатываемым на станке деталям,
- условиями работы шпиндельного узла,
- способом крепления инструмента и заготовки,
- расположением и типом элементов привода,
- типом ирасположением приводной передачи на шпинделе,
- типом подшипников и их конструкцией.
Проектирование шпиндельного узла начинают с нахождения, его конструктивного варианта [20,28,35,36,38,49,55,56,57,58,59,60].
Выбирают передний конец шпинделя и его вылет при строгом соблюдений ГОСТов [ГОСТ 16668-7Г; ГОСТ 12593-72; ГОСТ 24644-61].
Назначают материал шпинделя, его термообработку [28,38,49,53].
Предварительно выбирают тип подшипников качения.
Определяют тип иместо приводной передачи [49].
Составляют расчетную схему [49,58,59].
Производят расчет шпинделя на радиальную и крутильную жесткость [20,28,38,49,52]. Полученные значения сравнивают с допустимы.
Строят схемы реакций в опорах, действующих сил и моментов, упругую линию шпинделя [48,49,59].
Осуществляют окончательный выбор подшипников качения, подтверждая его расчетом [43,56,57,58,59,60, 64,65]. Назначают посадки подшипников.
Выполняют расчет шпинделя на точность вращения [38,55].
В случае быстроходных шпинделей и шпинделей высокоточных станков их проверяют на виброустойчивосгь [48].
Проектирование и расчет шпиндельного узла на гидростатических подшипниках
Определяют конструктивные и геометрические параметры гидростатических подшипников [28,38,48,49,60].
Оптимизируют параметры подшипников из условия максимальной жесткости или по минимальным потерям на трение [28,48,60].
Рассчитывают нагрузочную способность подшипника [48].
Оценивают жесткость слоя смазки при выбранном смещении шпинделя в опоре-[28,48].
Находят величину расхода рабочей жидкости при условии нормальной работы подшипника [28,60].
Оценивают потери в гидростатических подшипниках [28,60].
Производят расчет шпинделя на радиальную и крутильную жесткость [20,28,48].
Проектирование и расчет шпиндельного узла на гидродинамических подшипниках
Определяют конструктивные геометрические параметры гидродинамических подшипников [20,28].
Оценивают нагрузочную способность подшипников [28].
Определяют жесткость элементов подшипника с учетом жесткости слоя смазки [28].
Оценивают потери на трение в подшипнике [28].
Определяют тепловыделение в опоре и сравнивают о предельно допустимым [28].
Рассчитывают шпиндель на радиальную и крутильную жесткость [20,28,48].
Оптимизируют конструктивные параметры шпиндельного узла и проводят проверочный расчет [53,58,59,60].
Проектирование и расчет передачи винт-гайка качения
Студентам специальностей "Оборудование автоматизированного производства", "Конструирование, расчет и САПР станков и станочных комплексов" руководителем курсового проектирования может быть выдано задание по расчету передачи винт-гайка качения. Оно выдается в случае проектирования станков с ЧПУ, а также в случае проектирования приводов подач с высокомоментными электродвигателями.
Расчет передачи винт-гайка качения начинают с выбора варианта конструкции. Предпочтение следует отдавать не одной гайке, а двум, которые допускают осевое или угловое смещения. Натяг создается за счет подбора комплектов шариков с отклонением диаметров в пределах 3...5 мкм.
Особенности и порядок расчета передачи винт-гайка качения изложены в [28,37,45,46, ОСТ 2 Р 31-1-75].
Расчет корпусных деталей
Руководствуясь тем, что материалом корпусных, деталей является чугун, проектирование и расчет базовых деталей сводится и обоснованию их конструктивных форм и размеров исходя из служебного назначения станка и конкретной корпусной детали, габаритов обрабатываемой детали и требований эргономики.
Определяют минимальную толщину стенки литых корпусных деталей, используя выражение:
, мм [20, 28, 62].
Проверяют полученное значение по коэффициенту трещинообразования при отливке чугунных деталей:
[62].
Расчеты корпусных деталей на жесткость выполняют в тех случаях, когда проверяется выполнение требований ГОСТ по жесткости при поисках рациональных сечений для уменьшения металлоемкости.
